Summary
En protokol, der er præsenteret for opdigte højtydende, ren blå ZnCdS/ZnS-baserede quantum dots lysemitterende dioder ved at ansætte en autoxidized aluminium katode.
Abstract
Stabil og effektiv rød (R), grøn (G) og blå (B) lyskilder baseret på løsning-forarbejdede quantum dots (QDs) spiller en vigtig rolle i næste generations skærme og solid state belysning teknologier. Lysstyrke og effektiviteten af blå QDs-baserede lysemitterende dioder (lysdioder) er stadig ringere end deres modparter i røde og grønne, på grund af de iboende ugunstige energi niveauer af forskellige farver af lys. For at løse disse problemer, bør en enhed struktur udformes at afbalancere injection huller og elektroner i emissive QD lag. Heri, gennem en enkel autoxidation strategi, ren blå QD-lysdioder, som er meget lyse og effektiv er påvist, med en struktur af ITO / PEDOT:PSS / Poly-TPD/QDs/Al: Al2O3. Autoxidized Al: Al2O3 katode kan effektivt skabe balance mellem de injicerede afgifter og forbedre radiative rekombination uden at indføre en ekstra elektron transport layer (ETL). Som følge heraf opnås høj farve-mættet blå QD-lysdioder med en maksimal luminans over 13.000 cd m-2, og en maksimal nuværende effektivitet af 1.15 cd A-1. Let kontrolleret autoxidation procedure baner vejen for at opnå høj ydeevne blå QD-lysdioder.
Introduction
Lysemitterende dioder (lysdioder) baseret på kolloid semiconductor quantum dots har tiltrukket sig stor interesse på grund af deres unikke fordele, herunder løsning processability, afstemmelige emission bølgelængde, fremragende farve renhed, fleksibel fabrikation og lav behandlingen koster1,2,3,4. Siden de første demonstrationer af QDs-baseret lysdioder i 1994, har enorme anstrengelser været helliget engineering materialer og enhedens strukturer5,6,7. En typisk QD-LED enhed er designet til at have en tre-lags sandwich arkitektur, der består af en hul transport layer (HTL), et emissive lag, og en elektron transport layer (ETL). Valget af en passende opladning transport lag er kritisk at afbalancere den injicerede huller og elektroner i det emissive lag for radiative rekombination. I øjeblikket, er vakuum-deponeret små molekyler almindeligt anvendt som ETL, f.eks bathocuproine (BCP), tris(8-Hydroxyquinolinate) (Alq3) og 3-(biphenyl-4-yl)-5-(4-tertbutylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole (TAZ)8. Dog forårsager ubalanceret carrier injektion ofte rekombination region Skift til ETL, at uønskede parasitiske elektroluminiscens (EL) emission og forværrede enhed ydeevne9.
For at forbedre enhedens effektivitet og miljømæssig stabilitet, blev løsning-forarbejdede ZnO nanopartikler indført som en elektron transport lag i stedet for vakuum-deponeret små-molekyle materialer. Meget lyse RGB QD-LEDs blev demonstreret for konventionelle enhed arkitektur, viser luminans op til 31.000, 68.000 og 4.200 cd m-2 for emission af orange-rød, grøn og blå, henholdsvis10. For en inverteret enhed arkitektur, højtydende RGB QD-lysdioder med lav tænde spænding blev med succes demonstreret med lysstyrke og eksterne kvante effektivitet (EQE) af 23,040 cd m-2 og 7,3% for rød, 218,800 cd m-2 og 5,8% for Green, og 2.250 cd m-2 og 1,7% for blå, henholdsvis11. For at skabe balance mellem de injicerede afgifter og bevare QDs emissive lag, blev en isolerende præget (PMMA) tynd film indsat mellem QDs og ZnO ETL. De optimerede dyb-røde QD-lysdioder udstillet høje eksterne kvante effektivitet op til 20,5% og en lav turn-on spænding på kun 1,7 V12.
Udover, optimering af optoelektroniske egenskaber og nanostrukturer i QDs også spiller en afgørende rolle i opreklamering enhed ydeevne. For eksempel, stærkt fluorescerende blå QDs med fotoluminescens quantum udbytte (PLQE) op til 98% blev syntetiseret gennem optimering ZnS afskalning tid13. På samme måde, høj kvalitet, violet-blå QDs med i nærheden af 100% PLQE blev syntetiseret ved præcist at kontrollere reaktion temperatur. Violet-blå QDs-LED enheder viste bemærkelsesværdige luminans og EQE op til 4.200 cd m-2 og 3,8%, henholdsvis14. Denne syntese-metoden kan også anvendes til violet ZnSe/ZnS core/shell QDs, QD-LEDs udstillet høj luminans (2,632 cd m-2) og effektivitet (EQE=7.83%) ved hjælp af Cd-gratis QDs15. Da blue quantum dots med høje PLQE har påvist, spiller høj afgift injektion effektivitet i QDs lag en anden afgørende rolle i opdigte højtydende QD-lysdioder. Ved at erstatte lang kæde oliesyre ligander for at forkorte 1-octanethiol ligander, elektron mobilitet QDs film var øget to gange, og en høj EQE værdi mere end 10% blev opnået16. Overflade ligand exchange kan også forbedre morfologi af QDs film og undertrykke fotoluminescens dæmper blandt QDs. For eksempel, viste QDs-LED forbedret enhed ydeevne ved hjælp af kemisk podede QDs-halvledende polymer hybrider17. Udover, højtydende QDs var forberedt gennem rimelig optimering af sorterede sammensætning og tykkelsen af QDs shell, på grund af øget afgift injektion, transport og rekombination18.
I dette arbejde indført vi en delvis autoxidized aluminium (Al) katode for at forbedre ydeevnen af ZnCdS/ZnS sorteres core/shell-baseret blå QD-LEDs19. Ændring af potentiel energi barriere af Al katoden blev bekræftet af ultraviolet photoelectron spektroskopi (UPS) og X-ray photoelectron spektroskopi (XPS). Desuden, hurtigt opkræve carrier dynamics på QDs/Al og QDs / Al: Al2O3 interface blev analyseret af tidsopløst fotoluminescens (TRPL) målinger. Yderligere bekræfte delvist sortpatineret Al indflydelse på enhedens ydeevne, QD-lysdioder med forskellige katoder (Al kun, Al: Al2O3, Al2O3/Al, Al2O3/Al:Al2O3, og ALQ3/Al) var opdigtet. Som et resultat, højtydende ren blå QD-LEDs blev demonstreret ved at ansætte Al: Al2O3 katoder, med en maksimal lysstyrke på 13,002 cd m-2 og et peak nuværende effektivitet af 1.15 cd A-1. Endvidere, der var ingen yderligere organisk ETL involveret i enheden arkitektur, der kan undgå uønskede parasitære EL for at sikre den farve renhed under forskellige arbejder spændinger.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. mønster ætsning af Indium Tin oxid (ITO) glas
- Skær store stykker af ITO glas (12 cm × 12 cm) i 15 mm brede strimler. Ren ITO glasoverflade ved hjælp af en støv-fri klud med alkohol.
- Tjek den ledende side af ITO glas med en digital multimeter. Dække det aktive område af ITO glasset med tape, så at det aktive område er 2 mm bred i midten.
- Hæld zinkstøv på ITO glas (til en tykkelse på ca. 0,5 mm).
- Hæld saltsyre (36 wt %) på overfladen af glasset, ITO og tillade ITO glasset helt blød i saltsyre, derefter etch for 15 s.
- Hæld saltsyreopløsning efter korrosion, derefter skylles ITO glas med vand straks. Fjern den selvklæbende tape på ITO glas.
2. rengøring ITO glas
- Fordyb ITO glas i en petriskål, som indeholder acetone løsning for 15 min. tørre ud lim på ITO glas ved hjælp af et stykke vat.
- Skær ITO glas i firkantede stykker (ca 15 mm × 15 mm) med et glas cutter.
- Der sonikeres ITO glas sekventielt i vaskemiddel vand, vand fra hanen, deioniseret vand, acetone, og isopropylalkohol for 15 min.
- Føntørre ITO glas med nitrogen gas efterfulgt af tørring i ovn ved 150 ° C i 5 min i luft atmosfære.
- Sætte den rensede ITO glas i en ultraviolet-ozon kammer og behandle i 15 min.
3. fabrikation af en hul injektion lag
- Tag poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfonate) (PEDOT:PSS) løsningen fra køleskabet. PEDOT:PSS opløsningen omrøres ved stuetemperatur i 20 min. til at opnå en jævnt spredt løsning.
Bemærk: UV-ozon behandling (afsnit 2.5) og agitation for PEDOT:PSS løsning bør udføres samtidig undgå UV-ozon behandling fiasko. Stuetemperatur er opretholdt ved 25 ° C. - Tage ca. 2 mL PEDOT:PSS løsning med en 10 mL sprøjte, og installere et 0,45 µm polyestersegmenter sulfon (PES) filter på sprøjten.
- Placer ITO glas i midten af spin-coater. Hæld to dråber PEDOT:PSS løsning på ITO glas.
- Spin-coat filtrerede PEDOT:PSS løsning på ITO underlaget ved 3000 rpm for 30 s og derefter anneal PEDOT:PSS-belagt ITO ved 150 ° C i 15 min til at give en 30 nm PEDOT:PSS film.
4. fabrikation af en hul Transportlaget
Bemærk: Transportlaget hul og det emissive lag er fremstillet i en nitrogen-fyldt for handske-boks med kontrolleret ilt og vand koncentration på under 50 ppm.
- Opløs poly(N,N′-bis(4-butylphenyl)-N,N′-bis(phenyl)-benzidine) (Poly-TPD) i o-dichlorbenzen (1 mL) med en koncentration på 25 mg mL-1. Rør ved rumtemperatur natten over i den nitrogen-fyldt for handske-boks.
- Hæld 35 µL af Poly-TPD løsning på PEDOT:PSS-belagt ITO. Spin-coat Poly-TPD løsning på 3000 rpm for 30 s til at give en 40 nm Poly-TPD film, og derefter at anneal ved 150 ° C i 30 min.
5. fabrikation af et Emissive lag
- Opløs ZnCdS/ZnS quantum dots i toluen løsning (300 µL) med en koncentration af 14,3 mg mL-1.
- Hæld 35 µL af ZnCdS/ZnS løsning på toppen af Poly-TPD. Spin-coat ZnCdS/ZnS løsning på 3000 rpm for 30 s til at give en 40 nm film.
Bemærk: Bagning er ikke nødvendigt.
6. vakuum Deposition
- Efter et tryk på 10-4 Pa er nået, deponere aluminium Tris(8-Hydroxyquinolinate) (Alq3) på substrater med en sats på 0,3 Å s-1 i en termisk fordampning afdeling til at give en 15 nm Alq3 film.
Bemærk: Alq3 er deponeret kun for enhed struktur af ITO / PEDOT:PSS / Poly-TPD/QDs/Alq3/Al. - Skrabe en 2 mm bred aktive lag med en skraber til at eksponere ITO glas substrat.
- Placer substraterne i en metal maske og overføre dem til en termisk fordampning kammer. Deponere aluminium elektroden med en sats på 1 Å s-1 til at give en 100 nm Al film.
7. Autoxidation Procedure
- Overføre som udarbejdet Al katode i et vakuum ovn, og derefter pumpe luft ud af ovnen, indtil det er næsten et vakuum.
- Åbn deflation ventil og injicere vandfri sammensatte luft (O2= 20%, N2= 80%) ind i vakuumtørreskabet med et tryk på 3 × 104 Pa. oxidere til 0, 4.5, 12 og 17 h ved stuetemperatur (i ovn).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
UV-Vis absorption og fotoluminescens (PL) spectra blev brugt til at registrere de optiske egenskaber af ZnCdS/ZnS sorteres core/shell-baseret blå QDs. Transmission elektronmikroskopi (TEM) og scanning elektronmikroskopi (SEM) billeder blev indsamlet de morfologier af QDs (figur 1). X-ray photoelectron spektroskopi (XPS), elektrokemiske undersøgelse og ultraviolet photoelectron spektroskopi (UPS) blev ansat til at opdage de strukturelle egenskaber og energi niveauer af QDs (figur 2). Tidsopløst fotoluminescens (TRPL) målinger blev brugt til at registrere Lynopladning carrier dynamikken på grænsefladen mellem QDs/Al og QDs / Al: Al2O3 (figur 3). Endelig, EL ydeevne af QD-LEDs blev udført (figur 4, figur 5og tabel 1).
Figur 1a viser UV-vis absorption og PL emission spektre af ZnCdS/ZnS sorteres core/shell-baseret blå QDs spredt i toluen. QDs løsning viste en absorption kant på ~ 456 nm og en ren dybblå emission peak beliggende på 451 nm med en smal fuld bredde på halv maksimum (FWHM) på kun 17,8 nm. Skitse diagram over QDs i inset viser at den sorterede core/shell struktur af QDs er loft med kort-kæden 1-octanethiol som overflade ligander. Ved hjælp af et kort-kæden, 1-octanethiol molekyle for at erstatte langkædede organiske molekyler, forkortes afstanden mellem QDs, der forbedrer egenskaberne afgift injektion i filmens QDs. En repræsentativ transmissions elektron mikroskop (TEM) billede af ZnCdS/ZnS blå QDs viste en forholdsvis ensartet størrelse distribution, og den gennemsnitlige diameter kan bestemmes til at være 14 ± 1.7 nm (figur 1b). En kontinuerlig kemiske sammensætning gradient inde QDs kan observeres fra høj opløsning transmissions elektron mikroskop (HRTEM) billedet af en enkelt ZnCdS/ZnS QD, som vist i figur 1 c. Figur 1 d viser SEM billede af det QDs lag spin-belagt på Poly-TPD substrat som bruges i indretning fabrikation. En ensartet og fuldt dækket QDs lag kan ses fra SEM billede, som angiver de gode filmdannende egenskaber af QDs.
Autoxidized Al katode overflade kemiske egenskaber blev analyseret af XPS måling. Som vist i figur 2a, kan XPS spektrum af Al 2 p orbital monteres med tre toppe. Toppe på 72,7, 74,3 og 75,5 eV svarer til metallisk Al atomer, γ fase af Al2O3og amorfe AlOx20. Elektrokemiske cyklisk voltammetry (CV) måling er foretaget for at bestemme valence band (VB) og varmeledning band (CB) energiniveauer af ZnCdS/ZnS QDs21. Som illustreret i figur 2b, blev indsættende oxidation potentielle og indsættende reduktionspotentiale fastsat til henholdsvis-1.13 og 1.69 V. Som et resultat, var VB og CB værdierne for ZnCdS/ZnS QDs beregnet til 3,58 og 6,4 eV, henholdsvis. Vi målte arbejdsfunktioner i QDs lag og delvist sortpatineret Al katoden af UPS (figur 2 c). Arbejdsfunktioner i QDs og Al: Al2O3 var 3.87 og 3,5 eV, henholdsvis, der blev beregnet ved at fratrække energi på sekundære elektron kanter fra energi af den ultraviolette kilde han jeg (21.22 eV). Energiniveau diagram af enheden er angivet i figur 2d. Figur 2e og figur 2f vise energi niveau justering diagrammer over QDs lag med Al og Al: Al2O3. Arbejde funktion og Fermi niveau af Al katoden blev taget fra den foregående betænkning22,23.
Næste, vi målte TRPL spektre af de forskellige QDs lag til at bestemme beregning carrier dynamics (figur 3). TRPL kurver blev monteret af bi-eksponentiel henfald. For QDs, QDs/Al og QDs / Al: Al2O3 prøver, de gennemsnitlige levetid var 8.945, 4.839 og 5.414 ns, henholdsvis. Sammenlignet med QDs/Al prøve, QDs / Al: Al2O3 prøve udstillet en længere levetid, som kan tilskrives en forbedring af elektron injektion og undertrykkelse af ikke-radiative rekombination.
Du kan yderligere kontrollere effekten af delvist autoxidized Al katode på QD-LEDs enhed ydeevne, var QDs emissive lag kontaktet med forskellige katoder opdigtet. Performance parametre af QD-lysdioder med forskellige katoder er sammenfattet i tabel 1. Enheden med ren Al katode viser lav lysstyrke af 435 cd m-2 på grund af ineffektive afgift injektion (figur 4a). For at forbedre muligheden for elektronisk overførsel, blev en 15 nm Alq3 lag introduceret som ETL at afbalancere de injicerede afgifter. Som et resultat, lysstyrken af QDs-LED enheden forbedret til 1.300 cd m-2. Efter iltning behandling udstillede QD-LEDs enhed (Al: Al2O3) en dramatisk forbedret ydeevne med en maksimal lysstyrke på 13,002 cd m-2 og en maksimal nuværende effektivitet af 1.15 cd A-1. Yderligere indsigt i forholdet mellem enhedens ydeevne og oxidation behandling blev opnået ved at indsætte en ultratynde Al2O3 lag (1,5 nm) som beskrevet i 24. Men Al2O3/Al enhed udstillet en maksimal luminans 352 cd m-2, som har ingen forbedring i forhold til den nøgne Al-baserede enhed. Al2O3/Al:Al2O3 enheden udstillet et beskedent niveau af luminans og effektivitet (10.600 cd m-2 og 1.12 cd A-1) og en forholdsvis høj turn-on spænding (defineret som 1 cd m-2) på 4,8 V. den CE-J er kurver af QD-lysdioder vist i figur 4b. De maksimale effektivitet af enheder med Al: Al2O3 og Al2O3/Al:Al2O3 nåede 1,15 og 1.12 cd A-1, henholdsvis, som var langt højere end for enheder med Al, Al 2 O3/Al og Alq3/Al katoder. Generelt en høj anvendt spænding vil fremkalde rumlig adskillelse af elektron og hul bølge og bør dramatisk reducere radiative rekombination sats inden for QDs lag. Autoxidized Al: Al2O3 katoden kan undertrykke exciton dæmper på høj strømtæthed, på grund af forbedrede elektron injektion og hul blokering evner. Figur 4 c skildrer Jørgensen-V og L-V kurver af QD-lysdioder som funktion af autoxidation tid. Den optimerede enhed blev opnået ved hjælp af en 12 h autoxidized Al katode.
Fig. 5a viser de normaliserede EL spektre af QD-LEDs baseret på forskellige katoder. EL toppen af Al: Al2O3 enhed var placeret på 457.3 nm med en FWHM af kun 21,4 nm, som viste en ren blå lys uden nogen parasitære EL emission. Contrastively, viser EL spektrum baseret på Alq3/Al katode en parasitisk EL stammer fra Alq3. Stabil EL emission kan observeres fra Al: Al2O3 baseret enhed under forskellige anvendt bias (figur 5b). Som illustreret i figur 5 c, lokaliserer koordinaten for EL spektrum på kanten af Kommissionens Internationale de L'Eclairage (CIE) Kromacitet diagram, der følger en høj mættet farve. Figen ure 5 d viser de operationelle fotografier af QD-LEDs, som nemt kan tilberedes med stort areal på 1 cm2.
Figur 1: optiske egenskaber og morfologier af ZnCdS/ZnS sorteres core/shell-baseret blå QDs. (en) Absorption og PL spektre af ZnCdS/ZnS QDs distribueret i toluen løsning. (b) TEM billede og (c) HRTEM billede QDs. (d) SEM billede af QDs film spin-belagt på Poly-TPD substrat som bruges i indretning fabrikation. Genoptrykt med tilladelse fra 19. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2: brug af X-ray photoelectron spektroskopi (XPS), elektrokemiske undersøgelse og ultraviolet photoelectron spektroskopi (UPS) til at registrere de strukturelle egenskaber og energi niveauer af QDs. (en) Al 2 p orbital XPS spektre af autoxidized Al: Al2O3 katode. (b) den cykliske voltammetry (CV) kurver af ZnCdS/ZnS QDs-løsning. (c) UPS spektre af filmens ZnCdS/ZnS QDs og autoxidized Al: Al2O3 katoden forberedt på ITO substrater. Indsatser er en komplet oversigt over spektre. (d) flad band energiniveau diagram over QD-LED enhed. (e) energiniveau diagram på QDs/Al interface og (f) QDs / Al: Al2O3 interface. Genoptrykt med tilladelse fra 19. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 3: tidsopløst fotoluminescens forfald for QDs film at kontakte med forskellige lag. Genoptrykt med tilladelse fra reference19. TRPL kurver blev monteret af bi-eksponentiel henfald. Sammenlignet med QDs/Al prøve, QDs / Al: Al2O3 prøve udstiller en længere levetid, som kan tilskrives en forbedring af elektron injektion og undertrykkelse af ikke-radiative rekombination. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 4: EL performance QD-lysdioder baseret på forskellige katoder. (en) strømtæthed-luminans-spænding (J-L-V) og (b) nuværende effektivitet-strømtæthed (CE-J) karakteristiske kurver af enheder med forskellige katoder. (c) J-L-V kurver af enheder med forskellige Al katoder autoxidized tid. Genoptrykt med tilladelse fra19. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 5: EL spektre, CIE koordinater og drift fotografier af et Al: Al2O3 baseret QD-lysdioder. (en) EL spektre af QD-LEDs baseret på Al, Al: Al2O3, Al2O3: Al, Al2O3/Al:Al2O3 og Alq3/Al katoder. Inset er de operationelle fotografier af QD-lysdioder med aktive område af 4 mm2. (b) EL spektre af QD-LEDs stammer fra forskellige bias. (c) CIE koordinater af Al: Al2O3 baseret QD-lysdioder. (d) Operating fotografier af QD-lysdioder med aktive område af 1 cm2. Genoptrykt med tilladelse fra 19. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
| Type prøve | Peak luminans | Højeste nuværende effektivitet | Turn-on spænding | Emission peak | FWHM |
| (cd m-2) | (cd-1) | (V) | (nm) | (nm) | |
| Al | 435 | 0,11 | 3,56 | 459.1 | 22,5 |
| Al: Al2O3 | 13002 | 1.15 | 3.83 | 457.3 | 21,4 |
| Al2O3/Al | 352 | 0,11 | 3.70 | 458.8 | 20,9 |
| Al2O3/Al:Al2O3 | 10600 | 1.12 | 4,80 | 457.1 | 20,8 mio. |
| ALQ3/Al | 1300 | 0,57 | 4.20 | 455.9 | 17,5 |
Tabel 1: EL parametre af QD-LEDs baseret på forskellige katoder. Genoptrykt med tilladelse fra reference19.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Enheden arkitektur af blå QD-LED består af et ITO gennemsigtig anode, en PEDOT:PSS HIL (30 nm), en Poly-TPD HTL (40 nm), en ZnCdS/ZnS QDs EML (40 nm), og et Al: Al2O3 katode (100 nm). På grund af den porøse karakter af Al katode opnåede vi en oxideret Al katode ved at udsætte det til ilt. Figur 2e og figur 2f vise energi niveau justering diagrammer over QDs lag med Al og Al: Al2O3. Når QDs kontakt med Al katode, dannes en Schottky kontakt på QDs/Al interface, som indfører stor intern modstand for at hindre elektron indsprøjtningen fra katoden (figur 2e). Når QDs kontakt Al: Al2O3 katode, en ohmske kontakt er dannet på QDs / Al: Al2O3 interface (figur 2f), hvilket reducerer elektron injektion barriere og accelererer elektron injektion. Faldet i den potentiale energi barriere på QDs/katode interface forbedret elektron injektion effektivitet og reduceret energiforbrug. For at yderligere undersøge exciton dæmper effekt på grænsefladen QDs/katode, TRPL spectra blev analyseret (figur 3). QDs / Al: Al2O3 prøven viste længere PL henfald tid (5.414 ns) sammenlignet med QDs/Al prøve (4.839 ns), der angiver lindring af luminescence dæmper på QD/katode interface25,26. Derfor kan udvidede enhed ydeevne tilskrives det reducerede potentiel hindring og undertrykkelse af luminescence dæmper.
Al: Al2O3 katode kan tilberedes nemt kontrolleret autoxidation procedurer. Det skal bemærkes, at der er ingen yderligere ETL involveret i protokollen. Enhedens ydeevne forventes at blive yderligere forbedret efter kombinerer autoxidized Al: Al2O3 katode med andre ETL (fxZnO)12,13,15.
Afslutningsvis, vi har præsenteret en ny metode for at forbedre både lysstyrke og effektiviteten af blå QD-lysdioder bruger autoxidized Al katode. Høj farve-mættet blå QD-lysdioder er blevet påvist med et peak luminans 13,002 cd m-2 og et peak nuværende effektivitet af 1.15 cd A-1, som er blandt de bedste ydeevne rapporteret i andre værker. Forbedret enhed ydeevne kan tilskrives forbedrede elektron injektion og undertrykt luminescence dæmper. Derfor, metoden præsenteret i denne protokol er et vigtigt skridt mod realiseringen af højtydende blå QD-LED enheder.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Vi har intet at videregive.
Acknowledgments
Dette arbejde blev støttet af NSFC (51573042), den nationale nøgle grundlæggende forskning Program af Kina (973 projekt, 2015CB932201), grundlæggende forskningsmidler til Central universiteter, Kina (JB2015RCJ02, 2016YQ06, 2016MS50, 2016XS47).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Indium Tin Oxide (ITO)-coated glass substrate |
CSG Holding Co., Ltd. | Resistivity≈10 Ω/sq | |
| Zinc powder | Sigma-Aldrich | 96454 | Molecular Weight 65.38 |
| Isopropyl alcohol | Beijing Chemical Reagent | 67-63-0 | Analytically pure |
| Toluene | Innochem | I01367 | Analytically pure |
| Acetone | Innochem | I01366 | Analytically pure |
| Hydrochloric acid | acros | 124210025 | 1 N standard solution |
| O-dichlorobenzene | acros | 396961000 | 98+%, Extra Dry |
| Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) doped polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS) | H. C.Stark | Clevious P VP Al 4083 | |
| Poly(N,N′-bis(4-butylphenyl)-N,N′-bis(phenyl)-benzidine) (Poly-TPD) | Luminescence Technology | LT-N149 | |
| Aluminum tris(8-Hydroxyquinolinate) (Alq3) | Luminescence Technology | LT-E401 | |
| UV-O cleaner | Jelight Company | 92618 | |
| Filter | Jinteng | JTSF0303/0304 | Polyether sulfone (0.45 μm) |
| Ultrasonic cleaner | HECHUANG ULTRASONIC | KH-500DE | |
| Digital multimeter | UNI-T | UT39A | |
| Spin coater | IMECAS | KW-4A | |
| Digital hotplate | Stuart | SD160 |
References
- Shirasaki, Y., Supran, G. J., Bawendi, M. G., Bulović, V. Emergence of colloidal quantum-dot light-emitting technologies. Nat. Photonics. 7 (1), 13-23 (2012).
- Chen, O., Wei, H., Maurice, A., Bawendi, M., Reiss, P. Pure colors from core-shell quantum dots. MRS Bull. 38 (09), 696-702 (2013).
- Dai, X., Deng, Y., Peng, X., Jin, Y. Quantum-Dot Light-Emitting Diodes for Large-Area Displays: Towards the Dawn of Commercialization. Adv. Mater. 29 (14), (2017).
- Wang, L., et al. High-performance azure blue quantum dot light-emitting diodes via doping PVK in emitting layer. Org. Electron. 37, 280-286 (2016).
- Colvin, V., Schlamp, M., Alivisatos, A. P. Light-emitting diodes made from cadmium selenide nanocrystals and a semiconducting polymer. Nature. 370 (6488), 354-357 (1994).
- Tan, Z., et al. Colloidal nanocrystal-based light-emitting diodes fabricated on plastic toward flexible quantum dot optoelectronics. J. Appl. Phys. 105 (03), 034312 (2009).
- Tan, Z., et al. Bright and color-saturated emission from blue light-emitting diodes based on solution-processed colloidal nanocrystal quantum dots. Nano Lett. 7 (12), 3803-3807 (2007).
- Lee, C. -L., Nam, S. -W., Kim, V., Kim, J. -J., Kim, K. -B. Electroluminescence from monolayer of quantum dots formed by multiple dip-coating processes. physica status solidi (b). 246, 803-807 (2009).
- Lee, T. -C., et al. Rational Design of Charge-Neutral, Near-Infrared-Emitting Osmium(II) Complexes and OLED Fabrication. Advanced Functional Materials. 19, 2639-2647 (2009).
- Qian, L., Zheng, Y., Xue, J., Holloway, P. H. Stable and efficient quantum-dot light-emitting diodes based on solution-processed multilayer structures. Nat. Photonics. 5 (9), 543-548 (2011).
- Kwak, J., et al. Bright and efficient full-color colloidal quantum dot light-emitting diodes using an inverted device structure. Nano Lett. 12 (5), 2362-2366 (2012).
- Dai, X., et al. Solution-processed, high-performance light-emitting diodes based on quantum dots. Nature. 515 (7525), 96-99 (2014).
- Lee, K. -H., Lee, J. -H., Song, W. -S., Ko, H., Lee, C., Lee, J. -H., Yang, H. Highly efficient, color-pure, color-stable, blue quantum dots light-emitting devices. ACS Nano. 7 (8), 7295-7302 (2013).
- Shen, H., et al. High-efficient deep-blue light-emitting diodes by using high quality ZnxCd1-xS/ZnS core/shell quantum dots. Adv. Funct. Mater. 24 (16), 2367-2373 (2014).
- Wang, A., et al. Bright, efficient, and color-stable violet ZnSe-based quantum dot light-emitting diodes. Nanoscale. 7 (7), 2951-2959 (2015).
- Shen, H., et al. High-efficiency, low turn-on voltage blue-violet quantum-dot-based light-emitting diodes. Nano Lett. 15 (2), 1211-1216 (2015).
- Fokina, A., et al. The role of emission layer morphology on the enhanced performance of light-emitting diodes based on quantum dot-semiconducting polymer hybrids. Adv. Mater. Interfaces. 3 (18), 1600279 (2016).
- Yang, Y., et al. High-efficiency light-emitting devices based on quantum dots with tailored nanostructures. Nat. Photonics. 9, 259-266 (2015).
- Cheng, T., et al. Pure Blue and Highly Luminescent Quantum-Dot Light-Emitting Diodes with Enhanced Electron Injection and Exciton Confinement via Partially Oxidized Aluminum Cathode. Adv. Opt. Mater. 5 (11), 1700035 (2017).
- Rotole, J. A., Sherwood, P. M. A. Gamma-Alumina (γ-Al2O3) by XPS. Surf. Sci. Spectra. 5 (1), 18-24 (1998).
- Liu, J., Yang, W., Li, Y., Fan, L., Li, Y. Electrochemical studies of the effects of the size, ligand and composition on the band structures of CdSe, CdTe and their alloy nanocrystals. Phys. Chem. Chem. Phys. 16 (10), 4778-4788 (2014).
- Abbaszadeh, D., Wetzelaer, G. A. H., Doumon, N. Y., Blom, P. W. M. Efficient polymer light-emitting diode with air-stable aluminum cathode. J. Appl. Phys. 119 (9), 095503 (2016).
- Yu, L., et al. Optimization of the energy level alignment between the photoactive layer and the cathode contact utilizing solution-processed hafnium acetylacetonate as buffer layer for efficient polymer solar cells. Acs Appl. Mater. Interfaces. 8 (1), 432-441 (2016).
- Li, F., Tang, H., Anderegg, J., Shinar, J. Fabrication and electroluminescence of double-layered organic light-emitting diodes with the Al2O3/Al cathode. J. Shinar, Appl. Phys. Lett. 70 (10), 1233-1235 (1997).
- Bai, Z., et al. Hydroxyl-Terminated CuInS2 Based Quantum Dots: Toward Efficient and Bright Light Emitting Diodes. Chemistry of Materials. 28, 1085-1091 (2016).
- Wang, Z., et al. Efficient and Stable Pure Green All-Inorganic Perovskite CsPbBr3 Light-Emitting Diodes with a Solution-Processed NiOx Interlayer. The Journal of Physical Chemistry C. , (2017).
